JP3713782B2

JP3713782B2 - スクロール型圧縮機

Info

Publication number: JP3713782B2
Application number: JP00496796A
Authority: JP
Inventors: 元彦上田; 三起夫松田
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1996-01-16
Filing date: 1996-01-16
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2016-01-16
Also published as: JPH09195958A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール型圧縮機に関するもので、車両空調装置の圧縮機に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール型圧縮機の構造は、例えば、特開昭６２−１９９９８３号公報に記載の如く、可動スクロールの渦巻き状の歯部を固定スクロールの渦巻き状の歯部に噛み合わせた状態で可動スクロールを回転軸周りに公転させて、両歯部と両スクロールの端板部とによって形成される複数個の作動室の容積を順次縮小させて冷媒等の流体を圧縮するものである。そして、この作動室の密閉性を確保するために、両歯部の先端には両端板部と両歯部との隙間を密閉するチップシールが配置されている。
【０００３】
また、従来から図６に示すように、隣り合う作動室Ｖｃ内圧力が相違することを利用してチップシールによる密閉性を向上させるために、チップシール１１が挿入される溝２ｄの溝幅は、チップシール１１の幅より大きくなっている。これは、チップシール１１と溝２ｄとの隙間から高圧側作動室Ｖｃの圧力を溝２ｄの底部に導いて、チップシール１１を端板部４ｂに押付ける力をチップシール１１に作用させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記手段では、チップシール１１を端板部４ｂに押付ける押付力は、チップシール１１に作用する圧力の受圧面積１１ｃに依存するので、押付力を大きくするには、チップシール１１を大型化しなければならない。
しかし、チップシール１１は、歯部２ａの先端部２ｃに配置されているため、歯部２ａの厚み以上に大きくすることができない。また、歯部２ａの厚みを大きくしてチップシール１１の受圧面積１１ｃを大きくする手段が考えられるが、この手段では、スクロール型圧縮機全体の大型化を招くので得策ではない。そのため、現状では作動室Ｖｃの密閉性を十分に確保することができない。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、スクロール型圧縮機において、チップシールによる作動室の密閉性を十分に確保することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。
請求項１に記載の発明では、両歯部（２ａ、４ａ）と両端板部（２ｂ、４ｂ）とによって形成される作動室（Ｖｃ）の温度上昇に応じて各チップシール（１１、１２）に各端板部（２ｂ、４ｂ）方向の力を作用させることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項１に記載の発明では、溝（２ｄ、４ｄ）には、両歯部（２ａ、４ａ）の先端部（２ｃ、４ｃ）方向に向かうほど、その溝幅（Ｌ）が大きくなるように傾斜面（２ｅ、４ｅ）が形成されている。そして、各チップシール（１１、１２）の線膨張率は、両歯部（２ａ、４ａ）の線膨張率より大きいことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載のスクロール型圧縮機において、各チップシール（１１、１２）には、溝（２ｄ、４ｄ）の傾斜面（２ｅ、４ｅ）に平行な傾斜面（１１ａ、１２ａ）が形成されている。そして、各チップシール（１１、１２）は、両傾斜面（２ｅ、４ｅ、１１ａ、１２ａ）が接するように前記溝（２ｄ、４ｄ）に挿入されていることを特徴とする。
【００１０】
次に作用効果を述べる。請求項１、２に記載の発明によれば、両歯部（２ａ、４ａ）と両端板部（２ｂ、４ｂ）とによって形成される作動室（Ｖｃ）の温度上昇に応じて各チップシール（１１、１２）に各端板部（２ｂ、４ｂ）方向の力を作用させるので、チップシール（１１、１２）と各端板部（２ｂ、４ｂ）との面圧が高くなる。したがって、チップシール（１１、１２）と各端板部（２ｂ、４ｂ）との密閉性が向上する。
【００１１】
ところで、作動室（Ｖｃ）内圧力は、スクロールの中心に向かう程、作動室（Ｖｃ）の容積が小さくなるので上昇して行く。また、圧縮機の圧縮仕事は、断熱変化と考えられるので、スクロールの中心に向かう程、作動室（Ｖｃ）内温度は上昇する。したがって、本発明によれば、作動室（Ｖｃ）の温度上昇に応じて各チップシール（１１、１２）に作用する力が大きくなるので、作動室（Ｖｃ）内圧力の高いスクロールの中心においても十分に密閉性を確保することができる。
【００１２】
また、請求項１に記載の発明によれば、溝（２ｄ、４ｄ）は両歯部（２ａ、４ａ）の先端部（２ｃ、４ｃ）方向に向かうほど、その溝幅（Ｌ）が大きくなるように傾斜面（２ｅ、４ｅ）が形成されている。そして、各チップシール（１１、１２）の線膨張率は、両歯部（２ａ、４ａ）の線膨張率より大きいので、後述するように、各チップシール（１１、１２）に作用する熱応力（Ｐ0 ）の一部が、各チップシール（１１、１２）を各端板部（２ｂ、４ｂ）に押し付ける押付力となる。したがって、各チップシール（１１、１２）と各端板部（２ｂ、４ｂ）との面圧が高くなので、チップシール（１１、１２）と各端板部（２ｂ、４ｂ）との密閉性が向上する。
【００１３】
また、熱応力（Ｐ0 ）は、チップシール（１１、１２）の温度が上昇する程、大きくなるので、上記効果と同様な効果を得ることができる。請求項２に記載の発明によれば、溝（２ｄ、４ｄ）の傾斜面（２ｅ、４ｅ）に平行な傾斜面（１１ａ、１２ａ）が形成されている。そして、各チップシール（１１、１２）は、両傾斜面（２ｅ、４ｅ、１１ａ、１２ａ）が接するように前記溝（２ｄ、４ｄ）に挿入されているので、各チップシール（１１、１２）は、チップシール（１１、１２）の傾斜面（１１ａ、１２ａ）が形成されていない場合に比べて安定して、各端板部（２ｂ、４ｂ）方向に変位しようとする。したがって、溝（２ｄ、４ｄ）内でのチップシール（１１、１２）の倒れ等の不具合が抑制されるので、より確実に密閉性の向上を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るスクロール型圧縮機（以下、単に圧縮機と呼ぶ。）の構造を示す断面図であり、５はフロントハウジング（ハウジング）で、このフロントハウジング５内に圧入された軸受３０により回転軸１が回転可能に支持されている。この回転軸１は一端側に連結される図示されていない電磁クラッチを介して走行用エンジンにより駆動力を得て回転するように構成されている。なお、回転軸１を電磁クラッチを介さないで直接電動モータ等によって駆動してもよい。
【００１６】
２は渦巻き状の歯部２ａと端板部２ｂとから構成されたアルミニウム合金製の可動スクロールで、その端板部２ｂの略中心にはボス部２ｃが形成されており、このボス部２ｃには軸受３１が圧入されている。なお、この軸受３１は外輪と、その外輪の内壁面に沿って配置された転動体とからなるシェル型（内輪を持たないタイプ）の針状ころ軸受（ニードルベアリング）である。
【００１７】
３は、可動スクロール２の遠心力を相殺するバランスウェイトで、このバランスウェイト３の重心位置は、可動スクロール２の遠心力を相殺するために回転軸１を挟んで可動スクロール２の重心位置と反対側に位置している。
また、回転軸１の回転中心より所定量偏心した位置には駆動キー１ａ（偏心部）が設けられており、この駆動キー１ａは、バランスウェイト３のボス部３ａに形成された駆動溝３ｂに挿入されている。なお、駆動溝３ｂの長手方向寸法は、これに対応する駆動キー１ａの長手方向寸法より大きくなっており、これによりバランスウェイト３は駆動キー１ａに対して回転軸１の径方向に変位可能となっている。
【００１８】
そして、バランスウェイト３のボス部３ａは、軸受３１の内径に挿入されていており、これにより可動スクロール２は回転軸１に回転可能に支持される。したがって、可動スクロール２は、駆動キー１ａの偏心量を公転半径として駆動キー１ａより駆動力を得て回転軸１の回転中心周りを公転運動する。
また、１０は回転軸１とフロントハウジング５との隙間を密閉して圧縮機内の冷媒（および冷媒に混合された潤滑油）が圧縮機外に漏れ出すことを閉止するリップシールで、サークリップ（止め輪）４３によってフロントハウジング５内に固定されている。
【００１９】
４は、渦巻き状の歯部４ａと端板部４ｂとから構成されたアルミニウム合金製の固定スクロールで、この固定スクロール４は、その歯部４ａが可動スクロール７の歯部２ａと噛み合うようにしてフロントハウジング５に図示されていないボルトにて固定されている。そして、両スクロール２、４の歯部２ａ、４ａおよび端板部２ｂ、４ｂによって冷媒が吸入圧縮される複数個の作動室Ｖｃが形成される。この作動室Ｖｃは、後述する両歯部２ａ、４ａの先端部２ｃ、４ｃに組付けられたチップシール１１、１２にって密閉性が保持されている。
【００２０】
そして、両スクロール２、４の両歯部２ａ、４ａの先端部２ｃ、４ｃには、両歯部２ａ、４ａの渦巻き形状に沿って溝２ｄ、４ｄが形成されており、これらの溝２ｄ、４ｄは、図２に示すように、両歯部２ａ、４ａの先端部２ｃ、４ｃ方向に開口している。そして、溝２ｄ、４ｄの溝幅Ｌは、両歯部２ａ、４ａの先端部２ｃ、４ｃに向かうほど、その溝幅Ｌが大きくなるような傾斜面２ｅ、４ｅを有する台形状に形成されている。
【００２１】
因みに、傾斜面２ｅ、４ｅは、図３に示すように、片側のみ傾斜させたものでもよい。また、図４に示すように、両溝２ｄ、４ｄの断面形状を半円形としてもよい。なお、この場合は、両チップシール１１、１２の断面形状も半円形とすることが望ましい。
さらに、溝２ｄ、４ｄにはチップシール１１、１２が、所定の圧力で両歯部２ａ、４ａの先端部２ｃ、４ｃから出没可能に挿入されており、これらのチップシール１１、１２は、溝２ｄ、４ｄの傾斜面２ｅ、４ｅに平行に接するように傾斜面１１ａ、１２ａが形成されている。なお、チップシール１１、１２は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＴ）等の耐磨耗性に優れ、かつ、両歯部２ａ、４ａより線膨張率の大きい樹脂である。因みに、アルミニウムの線膨張率は約２．１×１０^-5／℃であり、ＰＥＥＴは４．８×１０^-5／℃である。
【００２２】
図１の６は可動スクロール２の軸受３１周りの自転を防止する自転防止機構で、この自転防止機構６は、可動スクロール２およびフロントハウジング５のそれぞれに固定された一対のリング６ａと、両リング６ａ間に挟まれたボール６ｂとから構成されている。
また、固定スクロール４の端板部４ｂの略中央部には、圧縮された冷媒を作動室Ｖｃから吐出する吐出口８が形成されており、この吐出口８の端板部４ｂ側には、作動室Ｖｃ内へ冷媒が逆流することを防止する吐出弁８ａおよび吐出弁８ａの最大開度を規制する弁ストッパ９が、ボルト４２によって端板部４ｂに固定されている。
【００２３】
そして、固定スクロール４の端板部４ｂには、リアハウジング７が図示されていないボルトによって固定スクロール４に組付けられており、このリアハウジング７および端板部４ｂによって吐出口８から吐出した冷媒の圧力脈動を平滑化する吐出室Ｖｄが形成されている。
なお、この吐出室Ｖｄにて平滑化された冷媒は、図示されていない吐出ポートより圧縮器から図示されていない空調装置の凝縮器に向けて吐出される。また、図示されていない空調装置の蒸発器を流出した冷媒は、フロントハウジング５に形成された図示されていない吸入ポートから吸入され、軸受３０と可動スクロール２の端板部２ａとの隙間を経て歯部２ａの渦巻き終端部に形成される吸入室より作動室Ｖｃ内に吸入される。
【００２４】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
圧縮機が停止している時ないし起動直後等の作動室Ｖｃ内温度が常温の時は、両チップシール１１、１２の壁面１１ｂ、１２ｂは、図２の（Ａ）に示すように、組付け時の所定の押付力（予圧）Ｐ₁で両端板部２ｂ、４ｂに圧接している。次に、圧縮機の運転とともに作動室Ｖｃ内温度が上昇すると、これに伴って両スクロール２、４およびチップシール１１、１２の温度が上昇する。すると、チップシール１１、１２の線膨張率は、両スクロール２、４の線膨張率より大きいので、両チップシール１１、１２は両溝２ｄ、４ｄの溝幅Ｌより拡大しようとする。しかし、両チップシール１１、１２は両溝２ｄ、４ｄの溝幅Ｌよって、その溝幅Ｌ方向の拡大が規制されているので、両チップシール１１、１２には熱応力Ｐ₀が作用する。
【００２５】
そして、傾斜面２ｅ、４ｅは両歯部２ａ、４ａの先端部２ｃ、４ｃに向かうほど、その溝幅Ｌが大きくなるように傾斜しているので、両チップシール１１、１２には、前記熱応力Ｐ₀のうち両端板部２ｂ、４ｂに向かう方向成分の分力が作用する。そして、両チップシール１１、１２はこの分力によって、端板部２ｂ、４ｂ方向に変位しようとするが、端板部２ｂ、４ｂによって変位が規制されるので、両チップシール１１、１２には、この分力による押付力が作用する。つまり、両チップシール１１、１２の壁面１１ｂ、１２ｂには、押付力Ｐ₁と上述の熱応力Ｐ₀による押付力との和の押付力Ｐ₂が作用する。
【００２６】
したがって、両チップシール１１、１２の壁面１１ｂ、１２ｂを両端板部２ｂ、４ｂに押し付ける押付力Ｐ₂が増加するので、両チップシール１１、１２の密閉性が向上する。
ところで、両スクロール２、４の中心部位に向かう程、作動室Ｖｃの容積が小さくなって作動室Ｖｃ内圧力が上昇するので、作動室Ｖｃの密閉性を確保するには、両スクロール２、４の中心部位に向かう程、押付力Ｐ₂を大きくする必要がある。しかし、作動室Ｖｃ内圧力の上昇とともに作動室Ｖｃ内温度が上昇するので、両スクロール２、４の中心部位に向かう程、押付力Ｐ₂は上述のように大きくなる。したがって、両スクロール２、４の全域に渡って高い密閉性を得ることができる。
【００２７】
また、両チップシール１１、１２の線膨張率を両スクロール２、４の線膨張率より大きいものとし、かつ、両チップシール１１、１２および両溝２ｄ、４ｄにの両歯部２ａ、４ａの先端部２ｃ、４ｃに向かうほど、その幅が大きくなるように傾斜面を設ける（両チップシール１１、１２および両溝２ｄ、４ｄの断面形状を台形とする）といった簡便な手段で、作動室Ｖｃの密閉性を向上させることができるので、圧縮機の製造原価の上昇を抑制しつつ、圧縮機の性能向上を図ることができる。
【００２８】
（参考例）本参考例は、線膨張率の異なる２種類の板状の部材を張り合わせた所謂バイメタル（熱変形部材）の熱変形を利用したものでる。すなわち、図５の（Ｂ）に示すように、両溝２ｄ、４ｄの底部と両チップシール１１、１２との間にバイメタル７０を配置したものである。このバイメタル７０は、両チップシール１１、１２側に両溝２ｄ、４ｄの底部側よりも線膨張率の小さい部材が配置されるように異なる２種類の板状の部材が張り合わせられており、本参考例では、両チップシール１１、１２側はニッケルと鉄との合金で、両溝２ｄ、４ｄの底部側はニッケルと鉄とクロムとの合金である。そして、バイメタル７０は、図５の（Ａ）に示すように、両溝２ｄ、４ｄの底部に歯部２ａ、４ａの渦巻に沿って複数個配置されている。なお、バイメタル７０は、両チップシール１１、１２側に両溝２ｄ、４ｄの底部側よりも線膨張率の大きい部材が配置されるように（本参考例の逆）してもよい。
【００２９】
以上の構成により、作動室Ｖｃ内温度が上昇とともにバイメタル７０の温度が上昇すると、両チップシール１１、１２側と両溝２ｄ、４ｄの底部側との線膨張率の差異によって、バイメタル７０は図５の（Ｂ）に示すように湾曲する。したがって、このバイメタル７０を湾曲させる力によって、両チップシール１１、１２は、両チップシール１１、１２の壁面１１ｂ、１２ｂを両端板部２ｂ、４ｂに押し付ける押付力が作用するので、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００３０】
また、従来の技術の欄で述べた作動室Ｖｃ内圧力を利用する手段と、本参考例に係るバイメタル７０を用いた手段とを併用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るスクロール型圧縮機の軸方向断面図である。
【図２】本実施形態に係るスクロール型圧縮機の歯部の拡大図である
【図３】本実施形態に係るスクロール型圧縮機のチップシールと、これが挿入される溝の第１変形例である。
【図４】本実施形態に係るスクロール型圧縮機のチップシールと、これが挿入される溝の第２変形例である。
【図５】参考例に係るスクロール型圧縮機の説明図で、（Ａ）はスクロール形状
を示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図６】従来技術に係るチップシールと、これが挿入される溝の拡大図である。
【符号の説明】
１…回転軸、１ａ…駆動キー、２…可動スクロール、
３…バランスウェイト、４…固定スクロール、５…フロントハウジング、
６…自転防止機構、７…リアハウジング、８…吐出口、９…弁ストッパ、
１０…リップシール、１１、１２…チップシール。

Claims

ハウジング（５）と、
前記ハウジング（５）内に回転可能に支持された回転軸（１）と、
前記回転軸（１）の回転中心から偏心した位置に形成された偏心部（１ａ）と、
前記偏心部（１ａ）に回転可能に結合し、渦巻き状の歯部（２ａ）と端板部（２ｂ）とを有する可動スクロール（２）と、
前記可動スクロール（２）の歯部（２ａ）に噛み合う渦巻き状の歯部（４ａ）と端板部（４ｂ）とを有し、前記ハウジング（５）に組付けられた固定スクロール（４）と、
前記両歯部（２ａ、４ａ）の先端部（２ｃ、４ｃ）に形成され、前記両歯部（２ａ、４ａ）の先端部（２ｃ、４ｃ）方向に開口する溝（２ｄ、４ｄ）と、
前記両歯部（２ａ、４ａ）の溝（２ｄ、４ｄ）に前記両歯部（２ａ、４ａ）の先端部（２ｃ、４ｃ）から出没可能に挿入され、前記両端板部（２ｂ、４ｂ）に接するチップシール（１１、１２）とを有し、
前記両歯部（２ａ、４ａ）と前記両端板部（２ｂ、４ｂ）とによって形成される作動室（Ｖｃ）の温度上昇に応じて前記各チップシール（１１、１２）に前記各端板部（２ｂ、４ｂ）方向の力を作用させるスクロール型圧縮機であって、
前記溝（２ｄ、４ｄ）には、前記両歯部（２ａ、４ａ）の先端部（２ｃ、４ｃ）方向に向かうほど、その溝幅（Ｌ）が大きくなるように傾斜面（２ｅ、４ｅ）が形成されており、前記各チップシール（１１、１２）の線膨張率は、前記両歯部（２ａ、４ａ）の線膨張率より大きいことを特徴とするスクロール型圧縮機。
前記各チップシール（１１、１２）には、前記溝（２ｄ、４ｄ）の傾斜面（２ｅ、４ｅ）に平行な傾斜面（１１ａ、１２ａ）が形成されており、前記各チップシール（１１、１２）は、前記両傾斜面（２ｅ、４ｅ、１１ａ、１２ａ）が接するように前記溝（２ｄ、４ｄ）に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型圧縮機。